第五章 万有引力与航天 综合测试&真题演练-【5星学霸·高考白题】2026年高考物理一轮复习

学霸高春白题物理 第五章综 ☑章末自测阶段强化，巩固提升限时：40min 一、选择题 1.(2025·吉林月考)已知质量分布均匀的空 心球壳对内部任意位置的物体引力为0.P、Q 两个星球的质量分布均匀且自转角速度相 同，它们的重力加速度大小随物体到星球中 心的距离r变化的图像如图所示，关于P、Q 星球，下列说法正确的是 A.P、Q两个星球质量之比为1：2 B.Q星球的密度大于P星球的密度 C.第一宇宙速度大小之比为2：1 D.同步卫星距星球表面的高度之比为1：2 火星轨道 地球轨道 -0- 太阳 R 2R 地火转移轨道 (第1题) (第2题) 2.(2024·江西一模)如图所示，探测器从地球 择机发射，经椭圆轨道向火星转移.探测器在 椭圆轨道的近日点P和远日点Q的速度大 小分别为，2，质量为m的探测器从P运动 到Q的时间为t.忽略其他天体的影响，下列 说法正确的是 A.>,t与m有关B.,>2,1与m无关 C.,<2,l与m有关D.,<2,1与m无关 3.(2025·山东大教育联盟模拟)2024年 8月22日中星4A卫星（简称A星）成功进入 预定轨道I:2025年2月22日，中星10R卫 星（简称R星）成功进入预定轨道Ⅱ，已知轨 道1为圆轨道，其半径为「，轨道Ⅱ为椭圆轨 道，其长轴为2.图中A星、R星与地心0共 线，此时R星位于近地点，两星均沿逆时针 绕行.下列说法正确的是 078 合测试 A.R星的周期大于A星的周期 B.在图示位置时，R星的速度大于A星的 速度 C.从图示位置运行至两星速度方向均改变 90°的过程中两星经历的时间相同 D.任何相同时间内A星与O连线扫过的面 积与R星与O连线扫过的面积相等 01- (第3题) (第4题) 4.(2025·山东济南模拟)如图所示，两天体P、 Q绕其球心0，、02连线上0点做匀速圆周运 动.已知0,02=L1,0,0-002=L2>0,假设两 星球的半径远小于两星球球心之间的距离 则下列说法正确的是 AP,Q做匀速圆周运动的半径之比为片 B.P、Q的线速度之和与线速度之差的比值 始 CP.Q的质量之和5与质量之差的比值为分 D.若P、Q各有一颗公转周期为T的环绕卫 星，则P的卫星公转半径更大 (2025·辽宁本溪二模)（多选）如果“神舟二 十号”飞船升空后先进入停泊轨道（即近地 圆形轨道)，之后进入转移轨道，最后在中国 空间站轨道与天和核心舱对接，如图所示.已 知中国空间站轨道为圆形轨道.距地面高度 为h,飞船在停泊轨道运行的周期为T,地球 半径为R,地球表面重力加速度大小为g,引 力常量为G,则下列说法正确的是() A.从轨道I进入轨道Ⅱ在P点需要减速 B.核心舱的向心加速度大小为(R,广。 3m C.可估得地球密度为 CT D.飞船从P点运行到Q点需要的时间为 T/ 转格乩道（Ⅱ》 嫦城六号 地球 0 11 月球 停渔轨道(1) (第5题) (第6题) 6.(2024·陕西商洛三模)（多选）设想嫦娥六 号被月球俘获后进入椭圆轨道I上运行，当 经过近月点M点时启动点火装置，完成变轨 后进入圆形轨道Ⅱ上运行，已知月球半径为 R,圆形轨道Ⅱ距月球表面距离为nR,椭圆轨 道I远月点距月球表面距离为R,如图所 示，忽略其他天体对嫦娥六号的影响，关于嫦 娥六号的运动，以下说法正确的是() A.由轨道I进入轨道Ⅱ需要在M点点火使 其加速才能完成 B.在轨道I上的近月点速度是远月点的 C.在轨道I上运行周期是轨道Ⅱ上运行周 期的 (2+n+k)3 倍 8(n+1)3 D.在轨道Ⅱ上运行速度为月球第一宇宙速 度的/1+n倍 二、非选择题 7.物体做曲线运动的情况较复杂，一般的曲线 运动可以分成很多小段，每小段都可以看成 圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系列 不同半径的小圆弧来代替.如图(a)所示，曲 第五章万有引力与航天学霸高春 线上A点的曲率圆定义为：通过A点和曲线 上靠近A点两侧的两点作一圆，在极限情况 下，这个圆就叫作A点的曲率圆，其半径r叫 作A点的曲率半径.在分析物体经过曲线上 某位置的运动时，就可以按其等效的圆周运 动来分析和处理 (1)将一物体沿与水平面成α角的方向以速 度。抛出，如图(b)所示已知重力加速度 为g,求其轨迹最高点P处的曲率半径下 (2)开普勒根据第谷的行星观测记录结合数 学知识发现，对任意一个行星来说，它与 太阳的连线在相等的时间内扫过的面积 相等.如图(c)所示，卫星绕地球沿椭圆 轨道运动.卫星在椭圆轨道的近地点P的 速度为"，近地点P到地心的距离为R: 在远地点Q的速度为2，远地点Q到地 心的距离为一兴趣小组的同学根据开 普勒定律结合数学知识得到，R=2r.请 你根据万有引力定律和牛顿运动定律推 导这一结论 图] 0 2 .3 图 图(c) 079 学霸高春白题物理 第五章 ☑真题集训探究考向，剖析考点限时：20mim 1.(2025·海南卷)载人飞船的火箭成功发射 升空，载人飞船进入预定轨道后，与空间站完 成自主快速交会对接，然后绕地球做匀速圆 周运动已知空间站轨道高度低于地球同步 卫星轨道，则下面说法正确的是 A.火箭加速升空失重 B.宇航员在空间站受到的万有引力小于在 地表受到万有引力 C.空间站绕地球做匀速圆周运动的角速度 小于地球自转角速度 D.空间站绕地球做匀速圆周运动的加速度 小于地球同步卫星的加速度 2.(2025·河南卷)2024年天文学家报道了他 们新发现的一颗类地行星Gliese12b,它绕其 母恒星的运动可视为匀速圆周运动.已知 Cliese12b轨道半径约为日地距离的.其母 14 恒星质量约为太用质量的号，则Gicc12b绕 其母恒星的运动周期约为 A.13天B.27天C.64天D.128天 3.(2025·广东卷)一颗小行星绕太阳运行，其 近日点和远日点与太阳之间的距离分别为地 球和太阳之间距离的5倍和7倍.关于该小 行星，下列说法正确的是 ) A.公转周期T=6年 B.在该小行星在近日点的加速度是地球公 转加速度的5 C.从远日点到近日点，小行星受太阳引力， 逐渐减小 夏题演练 D.从远日点到近日点，小行星线速度逐渐 减小 4.(2025·云南卷)国际编号为192391的小行 星绕太阳公转的周期约为5.8年，该小行星 与太阳系内八大行星几乎在同一平面内做圆 周运动.规定地球绕太阳公转的轨道半径为 1AU,八大行星绕太阳的公转轨道半径如下 表所示.忽略其他行星对该小行星的引力作 用，则该小行星的公转轨道应介于 ( 行星 水星 金星 地球 火星 轨道半径R/AU 0.39 0.72 1.0 1.5 行星 木星 土星 天王星海王星 轨道半径R/AU 5.2 9.5 19 30 A.金星与地球的公转轨道之间 B.地球与火星的公转轨道之间 C.火星与木星的公转轨道之间 D.天王星与海王星的公转轨道之间 5.(2025·浙江1月选考)地球和哈雷彗星绕太 阳运行的轨迹如图所示，彗星从a运行到b、 从c运行到d的过程中，与太阳连线扫过的 面积分别为S,和S2,且S,>S,.彗星在近日点 与太阳中心的距离约为地球公转轨道半径的 0.6倍，则彗星 哈秀梦星 口地球 A.在近日点的速度小于地球的速度 B.从b运行到c的过程中动能先增大后减小 C.从a运行到b的时间大于从c运行到d的 时间 D.在近日点加速度约为地球的加速度的 0.36倍解得M=行R,(R+R -,故D错误，故选C GT 第五章综合测试 1.D解析：八，由题图可知.两星球表面的重力加速度大小和半径之 比都是1：2，由6=g,可得= R G 则两星球的质量之比 Mo 名故A错误：由p= M M 。可得nR故两望球密度 相同故B错误：C.由mg=m ,可得=√级，则两显球的第一字 2 宙速度大小之比平。 =7,故C错误：D.由m=m4行 m，可得= √F,则两量球静止卫星的轨道半径之比名子又因为两星 2G7 球的半径之比为1：2故静止卫星距星球表面的高度之比也为 1:2.故D正确.故选D 2.B解析：由开普勒第二定律可知，近日点的速率大于远日点的速 率，所以>.设椭圆轨道半长轴为a,由万有引力提供向心力有 4r2 。子“下，可得探测器绕太阳运动的喝期为7=2√ ,与探 T 测器的质量m无关，所以探测器从P运动到Q的时间为=了，与探 测器的质量m无关故选B, 3.B解析：A.A星的轨道半径与R星轨道的半长轴相等，根据开普物 第三定律可知，两星运动的周期相同，故A错误：C.R星在轨道Ⅱ图 示位置的速度最大，在远地点速度最小，可知R星从图示位置至速 度方向改变)所用的时间小于A星从图示位置至速度方向改变 90°所用的时间.放C错误：B.以0为圆心，过轨道Ⅱ近地点作圆， 记该圆轨道为轨道Ⅲ，可知R星在轨道Ⅱ近地点的速度大于其轨道 前上的线速度，根据=，√网可知，R星轨道上的线速度大于 星在轨道】上的线速度，可知在图示位置时，R星的速度大于A星 的速度，故B正确：D.因椭圆半长轴与圆的半径相等，故两卫星周 期相同，且圆的面积大，由此可知，一个周期时间A星与)连线扫过 的面积大于R星与O连线扫过的面积，故D错误.故选B. 4.B解析：A.设天体P的轨道半径为「1，天体Q的轨道半径为T,则 ,+L2 有r,+3=0,02=L1,1-3=0,0-002=L2>0,联立解得1=2， ,故P.Q做匀速圆周运动的半径之比为1 2 r2 1-l2 故A错误：B.由题知，P,Q有相同的角速度，根据r=r,因r1>2,故 t>,可得P,Q的线速度之和为1+=w(r1+r2)=@L1,P.Q的线 速度之差为”，-2=w(r-2)=2,故P.Q的线速度之和与线速度 之差的此值为号乞故B正确，C曲愿知，户0所受的万有引 力大小相等，设P的质量为m1、Q的质量为m,对P受力分析，则 、有Cm三1解得m:=G,对Q受方分所，侧有 =m5仙2t2,解得m1= 。,因1>n,放m>m则P0的 质量之和为m1+m2= _L2w_1(*2》_L G G G ,P.0的 质量之差为m2一m1= 212。-_1l故P, G G Q的质量之和与质量之的比值为-公，放C错误：D设环 绕卫星的质量为m',周期为T,中心天体的质量为m,根据万有引力 是6方有c学（停儿部得由c现 知m2>m1,即Q的质量大于P的质量，放2>11，即Q的卫星公转半 径更大，故D错误故选B 一学霸高考·白 5.BC解析：A.飞船需要通过加速从轨道I进人轨道Ⅱ，A错误： B.设核心舱的向心加速度大小为，地表物体m和受的重力为 Mmo G =mg,由GMm 解海三（冬、）名书正璃C 在停泊轨道运行的周期为T.根据万有引力提供向心力有G。 2 n(停)广儿解得则地球的吉度为 M 一，解得p= 3 3”,C正确：D.设飞船在轨道运行的周期为，由开普勒第三定 2R+h 行 2 整理可得T=T h (1+2R,故飞船在转移 1 T 轨道上从P点飞到0点所需的时间为Tm=2)=2 6.BC解析：A由轨道【进入轨道Ⅱ需要在M点点火制动，使其减速 才能完成，故A错误：B.根据已知条件可得近月点及远月点距月球 球心的距离分别为R,=(n+I)R.R2=(k+1)R,设在轨道1上近月 点的速度为，远月点的速度为2，取极短时间△，根据开普勒第二 定律有2，··R2·△·R,联立可得-故B正 确：C,根据已知可得轨道I的半长轴a2++._2+n)B,轨 2 2 道Ⅱ的轨道半径为R=(n+1)R,设婚娥六号在轨道I上运行周期 为7，在轨道Ⅱ上运行的周嬲为，根据开普物第三定律有行： 3 a /2+n+)丁 万√网√8(n+,故C正确：D.设月球的质量 为M,嫦娥六号的质量为m,根据万有引力提供向心力可得 m，解得7 ，当城六号环绕月球表面做圆周运动 时的速度即为第一字宙速度，即月球的第一字宙速度为片√R, G 而嫦城六号在轨道Ⅱ上运行时的速度5-√)R由此可得 之三。1设普吴.支选C- 7(1)6ma (2)见解析 解析：(1)小球在最高点的速度为，cosa,根据牛顿第二定律 mg(rots a) 解得曲卡半径，a分coa (2)卫星在椭圆轨道上运行，由椭圆的对称性，近地点P和远地点O 的等效园周运动的半径相等，设为，根据万有引力定律和牛顿第二 定律，卫星在近地点时G GR-MT 卫星在远地点时G=m广，解得K= 第五章真题演练 1,B解析：A,火箭加速升空过程，加速度方向竖直向上，则处于超重 软志，故A错误品程据一学发货与施球的质品不变，字发 员在空间站离地心更远，则受到的万有引力小于在地表受到的万有 引力故正确，C根影识可将心二√受可知空码洁 W 绕地球做匀速圆周运动的角速度大于同步卫是的角速度，即大于地 题·物理·31一 球自转角速度，放C错误：根整侧m可得。一可知空间 GM 站绕地球做匀速圆周运动的加速度大于地球同步卫星的加速度，故 D错误.故选B。 2.A解析：地球绕太阳运行的周约为365天，根据万有引力提供向 GMom4π2 心力得 48o.已知ra :M=子M,同理得G .2 m7整理得T户 4r2 代入数据得7效~13天.故选 3。B解析：A.根据题意，设地球与太阳间距离为R,则小行星公转轨 道的半长轴为a==6R,由开青勒第三定律有T疗·解 得T=V6T=6,6年，故A错误；B.由牛顿第二定律有Gm。 2 (5R)户25，即小行星在近日点的加速度 ,解得=：，可知产。2 是地球公转加速度的名，放B正确：C从远日点到近日点，小行星 与太阳间距离诚小，由万有引力定律有F Gmm:.可知小行星受太 阳引力增大，故C错误：D,由开普励第二定律可知，从远日点到 近日点，小行星线速度逐渐增大，故D错误.故选B 4C屏桥根影所音到第三定作可如亮·景，其中：1A。 T址=1年，T行=5.8年，代人解得r=323AU,放可知该小行星的 公转轨道应介于火星与木星的公转轨道之间.故选C 5.C解析：A.地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力 GM ,哈需彗星在近日点的曲率半径小于地球 公转轨道半径，因此哈雷售星在近日点的速度大于地球绕太阳的公 转速度，A错误：B.从6运行到c的过程中万有引力与速度方向夹 角一直为纯角，哈雷慧星速度一直域小，因此动能一直减小，B错 误：C.根据开普物第二定律可知哈雷售星绕太阳经过相同的时间 扫过的面积相同，根据S,>S:可知从：运行到b的时间大于从c运 行到d的时间.C正确：D.万有引力提供加速度GMm ma→a三 ，则哈雷彗星的加速度山，与地球的加速度4，比值为。三 CM Q36D错误故选C 第六章机械能守恒定律 第1节功和功率 1。A解析：水车每秒转动的圈数为0水车转动一圈对水做的功 F=Nmg·2R,则水车的功率P=W× 0=2mgfx="e.故 6030 选L 0-e.0-10 2D解析：A.由图可知，减速时的加速度=△， 4m/s3 -2.5m/2,根据牛顿第二定律.可得物体受到的摩擦力-f=m2,解 科/5N加连阶段的加旋度a,=公g:=25m之根 据牛顿第二定律可知F-∫=ma1,解得F=10N,所以拉力的最大功 率P=F=100W,A错误：B.在拉力方向上的位移，=)(5+ 10)×2m=15m,所以拉力做的功We=F,=150J.B错误：CD.整个 阶段的位移x=5m+2×10x4m=35m,放克服摩擦力所做的功 W,=在=175J.C错误.D正确，故选D, 3.B解析：设每节动车领定功率为P。,提速前有2P。=斤=m3,提速后 有4P。=∫'=知，联立可得该动车组提速后的最大速率为=迈：， 故选B. 一学霸高考·白 4.C解析：作出钉子所受阻力与进人深度的关系图如图所示： , 0 d 可知钉子进入木梁的前一半深度与后一半深度过程中，阻力做功之 比为1：3，由题意可知，每次砸锤，锤对钉子做功相同，则将钉子全 部重进木梁需要砸4次，故C正确，ABD错误 故选C 5.D解析：由F-w图像可知，F与v的关系式为F=k+b(其中<0)， 根据P=可知，P与：的关系式为P==(知+b)×e=m2+b加（其 中k<0),由数学知识可知，P与关系的图像为开口方向向下的地 物线故远D. 6.B解析：对赛车由牛领第二定律可得Fe一F=4,则有F◆=ma+ F,由于a操>福滑，则有F干燥>F和册设赛车在干燥路面做匀加速 运动达到的最大速度为m,在湿滑路面做匀加速运动达到的最大 速度为r限m,则有P到=Fr绿r=F霜"程a,可rf。<ra,在干燥 路面及湿滑路面赛车的额定功率相同，当牵引力大小等于阻力时则 ?,可知赛车在干燥路面及湿滑路面达到的最大速度相等 有m 故选B, 7。C解析：A.汽车以恒定功率P启动，根据P=Fx,可知，启动过程 中，速度：增大，则牵引力F减小，根据牛领第二定律有F-f=M,可 知，加速度a减小，则车做加速度减小的加速运动.故A错误：B.根 据题意，可知汽车受到的阻力为=P,肩动过程中，根据动能定理 有W东，牵引力对车做的功为#2屈赦B错误影 C根据题意，可知汽车受到的阻力为/上 -,车速从0增至.的过 程中，根搭动能定理有作-=之，联立解得=之呢敌 +2P c正确：D.车速为2时，汽车的牵列力为5= P2少，根据牛 m 2 P 顿第二定律有，解得a产。，赦D错误放选C 8.C解析：A.由题意可知P=F,根据牛顿第二定律由F-mg=m,联 立解得骨学根据图像可知，发动机功率不变，所以速度地 大，动力减小，加速度诚小，不是匀变速运动，故A错误：B,根据图 像可知，最大速度=b6.所以火箭的最大动能为=2m。2 ,故B错误：C.由题图可知D=。,所以火箭以恒定的功幸 启动故C正确：n根据晋将点(0.，)代人解得g Bo -=a,故D错误故选C D解析：人根据P=,可得。=。·F,结合图线的斜率可得P四 8W,即模型车的速度从2m/增加至4/s的过程中，模型车以同 定的功率行驶，速度最大时合外力为零，即牵引力等于阻力，根据图 像可知.在F=2N时速度达到最大值，因此有F=f=2N,故A错误： B.由图像可知小车初始牵引力为4N,且匀加速结束时模型车的速 度大小，=2/，根据牛顿第二定律有F-f=m,解得加速度 a=2m/?,根据匀变速直线运动，速度与时间的关系可得匀加速运 动的时间，=兰=16，故B错误：C.根紫以上分析可知，肉型车牵 引力功率最大时即为匀加速结束时获得的功率，可知最大功率为 8W,放C错误：D.根据题意，模型车速度达到最大用时5s,而匀加 题·物理·32一